實心階梯鑽的製作方法

2023-07-30 00:37:01 2

專利名稱：實心階梯鑽的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種以下類型的實心階梯鑽，包括前尖端和後端，中心軸線在所述前 尖端和後端之間延伸，鑽能夠圍繞所述中心軸線沿預定方向旋轉，且至少兩個柱形的區段 與所述中心軸線同心，即第一區段，所述第一區段從前尖端向後延伸，具有第一直徑，且通 過階梯轉換到後面的第二區段，所述第二區段具有較大的第二直徑，尖端包括兩個整體的 主切削刃，所述主切削刃分別具有切屑表面和間隙表面，並與切屑槽協作，每個切屑槽不但 沉入第一區段，而且沉入第二區段中，且各個切屑槽與階梯相交，同時形成整體的輔助切削 刃，所述輔助切削刃的切屑表面被包括在切屑槽中。
現有技術為了使鑽頭最普遍地令人滿意的工作並給出良好的加工結果，一個重要因素在 於，對於所述的應用而言以方便的方式進行切屑形成和切屑排出。在特定情況下，鑽被用於 在短切屑材料即延展性低的材料如鑄鐵中造孔，其中，去除的切屑變得很短(通常為逗點 狀)，且易於通過鑽的切屑槽被排出。然而，其它延展性較大的材料，如低碳鋼、鋁、銅、鈦和 耐酸鋼，最常產生難以處理的長切屑，這會引起最不利的問題，如切屑阻塞、降低開孔質量、 纏結在驅動機器中，且甚至有出事故的風險。在階梯鑽中，由於至少兩類或兩組長切屑將經 由共同的切屑槽排出的事實，即，不但在鑽尖端中的主切削刃產生的第一組切屑，而且還有 鑽頭的階梯中的輔助切削刃所產生的至少一個第二組切屑，所以這些問題可能變得突出。 由於所有切屑都必須經由共同的切屑槽排出，故纏結和切屑阻塞的風險變得更大。就此而論，還應當指出的是，由短切削刃產生的窄切屑通常保持為是長的且未被 斷開，而由較長的切削刃產生的較寬的切屑傾向於較容易被斷開，且變成可接受的長度。影 響切屑形成的另一因素在於成對協作的切削刃之間的角度。因此，主切削刃通常具有在 120°至160°範圍內的所稱的前端角(nose angle)，而輔助切削刃之間的對應角(階梯 角)始終可相當大的變化，從180°至大約40°。如果階梯角大，則與階梯角小相比，切屑 就被更為軸向地引導。在後述情況下，切屑將被更為徑向地引導，且因此得到更大的纏繞成 結的傾向，這會造成嚴重的切屑阻塞。結合非實心階梯鑽在長切屑材料中形成和排出切屑的控制問題至少在某種程度 上已經解決了，即，通過已經使製造結合了隨後應用到鑽上的分離切削刀片的事實，切削刀 片設計有專用斷屑器，其能在切削過程的早期階段將切屑斷開和分裂成短節。W000/44518 中公開了具有半永久性附接的切削刀片的階梯鑽的實例，其示出了具有嵌入式斷屑器的分 層切削刀片如何焊接或以其它方式半永久性地附接到階梯鑽上，以用於控制切屑形成和排 出的目的。然而，非實心鑽，且尤其是階梯鑽的缺點通常在於，會出現結合安裝或緊固分離 的切削刀片的多種誤差根源，更準確地說是切削刀片和切削刃相對於鑽頭體的其餘部分的 位置精確度。為此，非實心階梯鑽不太適於孔位置精確度要求特別高的這種造孔。本發明的目的和特徵本發明的目的在於消除前述已知實心階梯鑽的缺點並提供改進的實心階梯鑽。因 此，本發明的主要目的在於提供一種實心階梯鑽，所述實心階梯鑽以高精確度產生孔，而不 引起形成和排出長切屑的困難。在此情況下，不但製造成具有不同直徑且由相應切削刃產 生的柱形孔壁應當可能被給予高尺寸精度，而且形成在相應孔壁之間的環形(通常為圓錐形)的過渡表面也應當可以被給予高尺寸精度。根據本發明，通過在權利要求1的特徵部分中看到的特徵至少可達到主要目的。 本發明的優選實施例進一步在從屬權利要求2至5中限定。

發明內容
本發明基於對實心階梯鑽中的切屑形成和切屑排出的困難能夠通過極為容易的 方式解決的理解，即，通過在至少一個(且適於在兩個)輔助切削刃附近形成凹口，其中，切 屑在開始去除之後能立即下潛且能夠在其通過期間沿凹口的限制表面形成，並且/或者在 其進入適合的切屑槽之前被斷開。這意味著當切屑槽的(凹面或平面)限制表面始終延伸 至所述切削刃的切削刃線時，切屑形成不會經受即將到來的類型的不可預知的狀況。


在附圖中圖1為根據本發明的實心階梯鑽的透視圖，圖2為上述階梯鑽的側視圖，圖3為示出鑽在階梯區域中的設計的局部細節側視圖，圖4為示出階梯鑽的尖端的局部側視圖，圖5為圖3中的V-V的細節截面，圖6為從前方看的端視圖，圖7為示出由所述階梯鑽鑽鑿的孔的形狀的縱向截面圖，圖8為對應於圖3的示出本發明的可選實施例的細節側視圖，以及圖9為圖8中的IX-IX的細節截面圖。
具體實施例方式在附圖中，本發明以被製造成螺旋鑽的實心階梯鑽的形式為實例，S卩，在此情況下 鑽的切屑槽為螺旋形(與所稱的螺孔鑽中所見的直切屑槽相反)。鑽為長而窄的本體1形 式，包括前尖端2和後端3，中心軸線C在前尖端2和後端3之間延伸，鑽能夠圍繞中心軸 線C沿預定方向R旋轉。在本體中的兩個基本柱形的區段與中心軸線C同心，即，從尖端2 向後延伸的前面的第一區段4，以及經由所稱的階梯6與第一區段間隔開的後面的第二區 段5。如圖2中所見，前面的區段4所具有的直徑D1小於第二區段5的直徑D2。在此情況 下，鑽中還包括後部緊固部分7，緊固部分7的直徑D3大於D2。為了將轉矩傳遞至鑽，在此 情況下，緊固部分7在端表面3上形成有凹槽8，端表面3代表鑽的後端。在尖端2中包括兩個主切削刃9，兩個主切削刃9分別與切屑槽10協作。第一區 段包括包絡面11，包絡面11通過階梯6與包括在第二區段5中的包絡面12間隔開。兩個 螺旋形切屑槽10沉入第一區段4的包絡面11中，且經由第二區段5向後延伸，切屑槽10在 第二區段5處變寬。各切屑槽由凹表面13界定，所述凹表面在下文中稱為「切屑槽表面」， 且在一對刃線或邊界線14、15之間延伸，其中先提到的刃線或邊界線14包括在常規導向塊 16(參看圖4)中，導向塊16僅沿第一區段延展。導向塊所具有的目的在於在鑽進入工件之 後引導鑽。
如圖6中所見，各個切削刃9包括第一間隙表面17，第一間隙表面17在後面(可 旋轉地)轉變成兩個間隙表面17a、17b，後面提到的間隙表面17b形成朝切屑槽的過渡。切 屑槽表面13終止(rim out)於尖端的事實形成了切削刃9的切屑表面。一方面由於後部區段5所具有的直徑D2大於前部區段4的直徑D1的事實，並且， 另一方面由於各切屑槽連續地延展穿過兩個區段的事實，所以，在切屑槽與在此情況下為 圓錐形且形成所稱的階梯的表面6相交之處，形成輔助切削刃18。在傳統階梯鑽中，各個這 種輔助切削刃或階梯刃18 —方面由凹切屑槽表面13界定，另一個面由階梯表面6連接到 切削刃且形成其間隙表面的部分限定。在圖4中a表示兩個主切削刃9的前端角或尖端角。該角通常在120°至160° 的範圍內，而在本實例中的量為大約130°。在本實例中的輔助切削刃18之間的階梯角 3 (參看圖2)大小為90°，但始終可最顯著地變化，從極值180°至大約40°。在圖7中示出了鑽怎樣產生具有兩個柱形孔壁A、B的孔，所述兩個柱形孔壁A、B 由階梯刃18所產生的圓錐形過渡表面C間隔開。在各個輔助切削刃或階梯刃18附近形成凹口 19，其中，切屑能被形成為有利的切 屑形狀和/或被斷成短節。在圖3和圖5中所示的實施例中，凹口 19具有斜槽形，所述斜 槽沉入切屑槽表面13中，且通過加強斜面20與階梯刃18的切削刃線間隔開。取決於鑽將 加工的材料，斜槽19和加強斜面20的尺寸和形狀可最顯著地變化。如在圖3中所見，在此 情況下，斜槽19伸向區段5的包絡面12，並沿階梯刃18的整個長度延伸，斜槽的內端22被 定位成離中心軸線C有一定徑向距離，該距離大致和包絡面11的半徑一樣大。換言之，斜 槽的內端大致定位在階梯刃18內端的區域中，以便儘可能小地幹涉在切屑槽表面13伸過 階梯6進入後部區段5中的區域中的所述切屑槽表面13。當各個切削刃18在鑽旋轉期間去除切屑時，緊鄰加強斜面20(參看圖5)後方，所 述切屑會向下潛入斜槽19中，並且在其到達(沿軸向)後方的切屑槽表面13之前，在其通 過期間沿其凹形限制表面被斷開。以此方式，在切屑進一步朝軸向向後的方向經由切屑槽 輸送之前，提供了有利的切屑斷開和形成。通過給予斜槽適當的形狀和布置，切屑在起始於 切削刃的運動期間的運動方向能夠受到控制，以便最佳地排出切屑。總之，改進了切屑的排 出，且切屑更加沿軸向被引導。實際上，在完成鑽的切屑槽和切削刃時的後加工操作中，能通過磨削例如藉助磨 削杆來提供斷屑斜槽。其它加工例如電火花加工也是可行的。由於上述階梯鑽為實心的， 加工自然在製造整個鑽的例如為硬質合金的同一材料中進行。在所示的優選實施例中，類似的斜槽21也形成在鑽尖端中的各主切削刃9附近。在圖8和圖9中示出了根據本發明的斷屑凹口 19的可選實施例。在此情況下，凹 口由緊鄰切削刃線24的切屑表面23界定，還由定位在切屑表面23與切屑槽表面13之間 的凹部表面25界定，其中在切削刃線24處，切屑表面23接觸第二區段5的包絡面。當切 屑最初從工件上去除時，切屑將沿切屑表面23滑動，且隨後在其到達切屑槽表面13之前抵 靠凹部分表面25被形成和/或斷開。
權利要求
實心階梯鑽，包括前尖端(2)和後端(3)，中心軸線(C)在所述前尖端(2)和後端(3)之間延伸，所述鑽能夠圍繞所述中心軸線(C)沿預定方向(R)旋轉，且至少兩個柱形的區段(4、5)與所述中心軸線(C)同心，即第一區段(4)，所述第一區段(4)從所述前尖端(2)向後延伸，具有第一直徑(D1)，且通過階梯(6)轉換到後面的第二區段(5)，所述第二區段具有較大的直徑(D2)，所述尖端(2)包括兩個主切削刃(9)，所述兩個主切削刃(9)分別與切屑槽(10)協作，所述切屑槽(10)由凹形切屑槽表面(13)界定，並且不但沉入所述第一區段(4)中，而且還沉入所述第二區段(5)中，且各個切屑槽(10)與所述階梯(6)相交，同時形成輔助切削刃(18)，其特徵在於，在至少所述各個輔助切削刃(18)附近，在所述切削刃的切削刃線與附屬的切屑槽表面(13)之間形成斷屑凹口(19)。
2.根據權利要求1所述的階梯鑽，其特徵在於，所述凹口為斜槽(19)，所述斜槽(19) 伸向沿所述第二區段(5)的包絡面(12)，且通過加強斜面(20)與所述切削刃的切削刃線間 隔開。
3.根據權利要求1所述的階梯鑽，其特徵在於，所述凹口(19)由緊鄰所述切削刃(18) 的切削刃線的切屑表面(23)、以及位於所述切屑表面(23)與所述切屑槽表面(13)之間的 凹形斷屑表面(25)界定。
4.根據前述權利要求中任何一項所述的階梯鑽，其特徵在於，所述凹口(19)在被定位 成離所述中心軸線(C)有一定徑向距離的內端(22)中終止，所述徑向距離與所述第一區段(4)的半徑一樣大。
5.根據前述權利要求中任何一項所述的階梯鑽，其特徵在於，也在各個主切削刃(9) 附近，在所述切削刃的切削刃線與附屬的切屑槽表面之間形成斷屑凹口。
全文摘要
本發明涉及一種實心階梯鑽，所述實心階梯鑽包括兩個柱形的區段(4、5)，其中的第一區段(4)從前尖端(2)向後延伸，具有第一直徑(D1)，並且通過階梯(6)轉換到具有較大直徑(D2)的後部區段。所述階梯鑽的尖端(2)包括與切屑槽(10)協作的兩個主切削刃(9)，各切屑槽(10)不但沉入第一區段(4)中，而且還沉入第二區段(5)中，並且與階梯(6)相交，同時形成輔助切削刃(18)。根據本發明，在至少各個輔助切削刃(18)附近，在切削刃的切削刃線與附屬的切屑槽表面之間形成斷屑凹口(19)。
文檔編號B23B51/00GK101856737SQ20101015856
公開日2010年10月13日 申請日期2010年4月7日 優先權日2009年4月7日
發明者漢斯·韋德納 申請人:山特維克智慧財產權股份有限公司